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TIC
Água
Água potável e saneamento
Cidades e comunidades sustentáveis
A gestão inteligente da água tem como objetivo orientar a utilização da água de forma a promover a eficiência, a suficiência e a sustentabilidade. Para atingir este objetivo, as abordagens de gestão contemporâneas são sustentadas pela integração de tecnologias inovadoras, como sensores, contadores de água inteligentes, sistemas de informação, aquisição de dados e sistemas de apoio à decisão.
De acordo com o Statista (2021), até 2050, dois terços da população mundial poderão viver em regiões com acesso limitado a recursos de água doce, argumentando ainda que a escassez de água também se fará sentir nos países industrializados, uma vez que as alterações climáticas estão a conduzir a catástrofes meteorológicas mais frequentes e que a crescente procura industrial de água deverá exercer uma enorme pressão sobre a acessibilidade da água doce.
Por conseguinte, para alcançar a segurança da água, são necessárias formas inovadoras de garantir um abastecimento limpo e constante de água, optimizando simultaneamente o funcionamento, a manutenção e a gestão das empresas de abastecimento de água. Os sistemas inteligentes de gestão da água são uma das intervenções mais fortes para alcançar a segurança da água.
Os sistemas inteligentes de gestão da água tiram partido da aplicação da tecnologia para melhorar a afetação da água, apoiar uma utilização eficiente da água e promover a gestão global sustentável dos recursos hídricos. Estes sistemas recolhem, simulam e processam dados para otimizar os processos de tomada de decisões. Se forem corretamente aplicados, podem proporcionar até 64 libras de benefícios por cada 1 libra gasta (Artesia Consulting Ltd., 2019). Os conjuntos de dados recolhidos são utilizados para desenvolver, testar, avaliar e conduzir possíveis intervenções relacionadas com o fornecimento de água, acordos tarifários, políticas da água e a capacidade e funcionamento das estruturas administrativas. Os benefícios dos sistemas de gestão da água incluem:
Melhorar a atribuição de água
Apoiar a utilização eficiente da água
Aumentar a segurança da água
Redução dos custos de operação
Melhorar a eficiência na utilização de energia
Promoção de comportamento sustentável
Recolha de dados melhorada
Por exemplo, a utilização de dispositivos para detetar a pressão da água, a temperatura, o caudal, etc., para permitir a deteção precoce de fugas, danos nas condutas e outros problemas de manutenção das infra-estruturas. Consequentemente, a execução mais rápida de reparações, manutenção e eficiência operacional geral minimizará os riscos e oferecerá proteção ao investimento.
Os contadores inteligentes, por exemplo, permitem o acesso a dados em tempo real relacionados com o consumo de água e de energia associado, possibilitando uma melhor compreensão do consumo (o que conduz a mudanças de comportamento), a capacidade de integrar os dados de consumo em redes inteligentes para melhorar a eficiência, bem como apoiar as responsabilidades e a capacidade dos fornecedores de serviços de água.
Com uma maior precisão na faturação, aplicações de portal para clientes de serviços públicos e melhores infra-estruturas e abastecimento, espera-se que os clientes experimentem uma melhoria no serviço de fornecimento de água.
A utilização de sensores e da tecnologia IoT facilita a monitorização e o controlo em tempo real da qualidade da água. Assim, a entrada de poluentes nos sistemas de água pode ser fácil e rapidamente detectada e tratada antes de chegar aos clientes.
As poupanças de água esperadas com uma medição, monitorização e gestão mais precisas reduzirão os custos financeiros, ambientais e sociais associados aos processos de captação de água.
Os grandes volumes de dados esperados com as redes de água inteligentes podem gerar muitas oportunidades para os criadores de aplicações e os cidadãos privados que alteram a trajetória da gestão da água.
Existem vários componentes e métodos para os sistemas inteligentes de gestão da água. Algumas das principais tecnologias são ilustradas e descritas de seguida.
Uma conduta inteligente é concebida como uma unidade modular com capacidade para a instalação de sensores que permitem a monitorização em tempo real e a deteção automática de caudal, pressão, fugas e qualidade da água, bem como sem alterar as condições de funcionamento do circuito hidráulico. Um atuador é o hardware através do qual os dados analisados dos sensores são utilizados para realizar a ação resultante do sistema de água.
Sensores como os sensores são alternativas de baixo custo com uma vasta gama de capacidades e versatilidade. Os sensores e os actuadores são frequentemente associados, por exemplo, um sensor de caudal de água pode ser acompanhado por um atuador, como uma válvula de corte de água, para regular o caudal de água.
As principais vantagens são a monitorização contínua da rede sem intervenção do operador local e o baixo consumo de energia do sensor sem fios.
Um contador inteligente é um dispositivo de medição que pode armazenar e transmitir as taxas de consumo de água, o que é possível através da instalação de sensores e/ou actuadores nos sistemas de água. As vantagens dos contadores inteligentes são a acessibilidade às taxas de consumo a longas distâncias e o acesso rápido a dados em tempo real para os clientes e as empresas de gestão da água.
O SIG é utilizado para fornecer uma lista completa dos componentes da rede e das suas localizações espaciais. A principal vantagem do SIG é a representação de sistemas de dados concebidos para recolher, armazenar, receber, partilhar, manipular, analisar e apresentar informações geograficamente referenciadas. Os SIG estão disponíveis em fornecedores como a ESRI, a Hexagon AB e a Bentley Systems Incorporated.
A computação em nuvem refere-se à disponibilidade, a pedido, de recursos partilhados, como redes, servidores, armazenamento, aplicações e ferramentas analíticas, facilitada pela Internet. Os sistemas SCADA são uma arquitetura de sistema de controlo que inclui computadores, comunicações de dados em rede, interfaces gráficas de utilizador, sensores e outros dispositivos relacionados para supervisão de alto nível de máquinas e processos. Está configurado para se adaptar a diferentes cargas de trabalho, a fim de promover a otimização operacional e a gestão de activos.
Refere-se à implementação de um quadro comum para medir o desempenho com base num conjunto de indicadores relevantes e na utilização de aplicações, ferramentas e modelos relevantes apoiados pela aquisição de dados gerados em toda a rede de gestão inteligente da água. As vantagens destes sistemas residem no facto de serem utilizados como ferramentas de explicação, previsão e prescrição para gerar confiança, segurança e transparência nos processos de tomada de decisão entre as partes interessadas.
| BENEFÍCIOS | |
| Económicos | Reduzir a fatura da água e do consumo de energia associado, uma vez que os clientes podem aceder rapidamente à faturação e às informações de utilização através de um portal do cliente, de aplicações e de contadores inteligentes (clientes) |
| A otimização operacional reduzirá os custos associados às infra-estruturas de serviços públicos (fugas, roubos, etc.), ao pessoal e às ineficiências operacionais (automatização de processos, silos de dados, etc.) | |
| Pode gerar emprego associado ao desenvolvimento de aplicações baseadas em grandes volumes de dados produzidos | |
| Assegura o fornecimento de um abastecimento de água limpo e constante a indústrias e entidades comerciais | |
| Ambiente | Evitar perdas de biodiversidade, poluição da água e do ar e danos paisagísticos relacionados com projectos de extração de água e serviços de abastecimento |
| Reduzir as emissões de gases com efeito de estufa relacionadas com o abastecimento de água e a utilização de energia necessária para o aquecimento da água | |
| Social | Facilita o fornecimento de água limpa e estável, conduzindo a uma melhor qualidade de vida |
| Os conjuntos de dados em tempo real e os resultados do processamento rápido de grandes conjuntos de dados estão disponíveis para os clientes, empresas de serviços públicos, funcionários governamentais e instituições de investigação, apoiando a transparência e promovendo a tomada de decisões eficazes, oportunidades de investigação relevantes, bem como a implementação de soluções práticas |
Com o aumento da população mundial em cerca de 4 vezes no século XX, o consumo humano de água aumentou cerca de 5, 18 e 10 vezes para utilização agrícola, industrial e municipal, respetivamente (Makarigakas, 2019). Como se espera que uma maior percentagem da população mundial viva em centros urbanizados, haverá uma necessidade premente, reforçada pelo impacto das alterações climáticas e pelo aumento das taxas de poluição, de racionalizar e aumentar os sistemas de gestão da água urbana.
Utilização da tecnologia: Atualmente, a tecnologia é largamente aplicada na distribuição e regulação de serviços, bens e recursos, especialmente na paisagem urbana. As aplicações de sensores e as ligações sem fios são omnipresentes nas cidades onde existe uma maior procura de serviços, bens e recursos em tempo útil.
Transparência: Com os grandes volumes de dados que estão agora a ser recolhidos, os grupos de cidadãos exigem uma maior compreensão da utilização dos recursos e do desempenho do sistema. Os sistemas de gestão inteligentes facilitam os meios instantâneos e contínuos de recolha e processamento de dados.
Força de trabalho com conhecimentos técnicos: As pessoas que entram no mercado de trabalho são geralmente muito dependentes e estão à vontade com a tecnologia, pelo que se espera que apoiem as tecnologias existentes e desenvolvam novas práticas.
Oportunidades de otimização: A automatização, os sistemas de monitorização em tempo real e as abordagens baseadas em dados e modelos permitem a identificação e a previsão de problemas no sistema, possibilitando assim uma resposta imediata a potenciais danos nas infra-estruturas, interrupção do serviço, contaminação da água e outras falhas do sistema.
A Agenda da Sustentabilidade: O Objetivo de Desenvolvimento Sustentável 6 centra-se na acessibilidade à água potável e ao saneamento adequado para todos. A gestão inteligente da água é, por conseguinte, não só um mecanismo de poupança de custos e de eficiência operacional, mas também um caminho para a segurança da água sem pôr em causa a integridade do ambiente.
Existem várias iniciativas governamentais, tanto a nível regional como nacional, que estão a ser utilizadas para apoiar a gestão inteligente da água. Apresentam-se de seguida alguns exemplos:
Fundos de Coesão: Os fundos de coesão co-financiam oportunidades de investimento de capital intensivo em infra-estruturas hídricas e ajudam os Estados-Membros da UE a cumprir a legislação relativa à água. Existem três categorias diferentes de financiamento abrangidas que se relacionam com a eficiência hídrica: "Prevenção de riscos", "Outras medidas para preservar o ambiente e prevenir riscos" e "Gestão e distribuição de água potável" (União Europeia, 2021)
Fundos Life+ (DG ENV): Este regime de financiamento presta apoio financeiro a projectos ambientais e de conservação da natureza em toda a UE.
Ministério Federal Alemão da Educação e Investigação: Este ministério financia o desenvolvimento de ferramentas de planeamento integrado para a utilização sustentável dos recursos hídricos e a adaptação das tecnologias da água a diferentes condições ambientais, sociais e económicas
Espera-se que o Mercado Global de Gestão Inteligente da Água registe um CAGR de aproximadamente 12,5% durante o período de previsão (2021 - 2026)(Morder Intelligence, 2022). Factores como o aumento da população, a urbanização crescente, o envelhecimento das infra-estruturas e as implicações das alterações climáticas nos recursos hídricos estão a impulsionar o crescimento mundial do mercado. Por exemplo, prevê-se que 480 milhões de pessoas na Ásia enfrentem escassez de água no futuro e que mais de 500 milhões vivam em zonas onde o consumo de água excede os recursos hídricos renováveis locais por um fator de dois (MordorIntelligence, 2022).
A implantação de sistemas inteligentes de gestão da água é frequentemente limitada pela falta de financiamento para cobrir os elevados custos de funcionamento. No entanto, a dimensão do mercado global de contadores de água inteligentes foi de 1,38 mil milhões de USD em 2018 e prevê-se que atinja 3,07 mil milhões de USD até 2026, apresentando uma CAGR de 10,6% durante o período de previsão(FortuneBusiness, 2020).
A Alemanha é um dos maiores exportadores europeus de tecnologias no domínio da água e das águas residuais, com um volume de exportação de 1,1 mil milhões de euros em 2018 (Germany Trade and Investment, 2019). O mercado alemão de gestão sustentável da água está também entre os maiores da Europa, com um abastecimento de água e tratamento de águas residuais no valor de cerca de 17,2 mil milhões de euros por ano (ibid). O estado norte-americano da Califórnia é uma das regiões que lidera a instalação de águas inteligentes pelos funcionários das cidades para ajudar os consumidores a melhorar a gestão do consumo de água através do acesso a dados de utilização real(SmartEnergy International, 2018).
Prevê-se que haja um crescimento de 3,5% na adoção de contadores inteligentes entre 2016 e 2022 na Ásia-Pacífico, uma vez que o forte investimento do sector privado ajudará a aumentar o ritmo de penetração dos contadores inteligentes na região (SmartEnergy Internationa, 2018). Em África, por outro lado, os contadores inteligentes de água estão ainda numa fase embrionária.
Podem ser adoptados vários modelos operacionais para os sistemas de contadores inteligentes
Comutação automática: Incluiria a adaptação de todos os contadores domésticos existentes a contadores inteligentes através de mandatos governamentais.
Comutaçãovoluntária: Esta opção é voluntária, pelo que a adoção de contadores inteligentes não exigiria intervenção governamental.
Água
Na sua tentativa bem sucedida de ser uma das 100 Cidades Resilientes Rockefeller em todo o mundo, Glasgow escolheu concentrar-se nos seus planos de resiliência às alterações climáticas. Isto está especialmente relacionado com o aumento da precipitação e das inundações, que são previstos resultados locais do aquecimento global para a cidade-região.
Água
Em 2020, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp) apostou no futuro da sua empresa ao incorporar a Elliot Water na sua gestão. A Sabesp é responsável por 30% dos investimentos em saneamento básico realizados no Brasil.
TIC
Água
A tecnologia digital, neste caso a utilização de sensores, determinará as necessidades de água das árvores em Darmstadt no futuro. Desta forma, a água pode ser distribuída de forma mais eficaz e eficiente, e a preservação da vegetação urbana será melhorada.
Energia
TIC
Água
Ar
Edifício
O projeto propõe uma gestão mais moderna e eficiente de até 194 edifícios e instalações municipais através de uma plataforma de cidade inteligente, em que os edifícios são integrados e toda a informação sobre eles, como poluição, temperatura, humidade, consumo de energia, etc., é fornecida.
Água
Para optimizar a gestão da rega e preservar a população arbórea, a cidade de Essen desenvolveu o TreeCop, um sistema inteligente de gestão da rega para árvores urbanas em 2020, em conjunto com a Universidade de Trier.
Energia
TIC
Água
Outros
A partir da cidade de Stavanger, as fontes de dados abertas, os dados dos sensores, os dados meteorológicos e os SCADA são transmitidos e processados para ver a correlação entre as fontes de dados em tempo real, que é utilizada para manter e identificar melhorias no sistema de água e de águas residuais.
Água
Este Caso de Uso destaca as Soluções Inteligentes de Água da Iskraemeco, que foram implementadas no Kranj Water Utility para aumentar a eficiência operacional e melhorar a precisão dos dados.
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A Internet das Coisas (IoT) é um avanço tecnológico em constante e rápida evolução que visa aumentar a conetividade das nossas actividades diárias. A IoT permite uma tomada de decisões mais eficaz e informada através de uma melhor análise dos dados e de uma maior interligação.
De acordo com a Diretiva relativa ao desempenho energético dos edifícios (EPBD), os edifícios são responsáveis por cerca de 40% do consumo de energia e 36% das emissões de CO2 na UE.
O fornecimento de energia a residências, edifícios públicos e serviços é responsável pela maioria das emissões de GEE na maioria dos municípios. Os Sistemas Municipais de Poupança de Energia representam soluções pontuais para otimizar o consumo de energia.
Nos últimos 70 anos, a IA tem sido um domínio em rápido crescimento e está atualmente a ser aplicada numa vasta gama de aplicações.
A recolha inteligente de água da chuva é utilizada para armazenar a água da chuva para quaisquer fins futuros, incorporando um sistema inteligente de gestão da água. A recolha inteligente de água da chuva permite-lhe armazenar o excesso de água de uma forma mais inteligente, utilizando tecnologia, como sensores e processadores de dados.